Foton Süzgeci, Tam-Optik Kuantum Bilgisayarların Kapısını Açıyor

İsviçre’deki Basel Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi bu hafta tek fotonları kümelerden ayıran yeni bir yöntem sundu. Yöntem, moleküler düzeydeki etkileşimlerin daha iyi kontrolünü sağlıyor. Birçok araştırmacı, tekli ve çoklu foton yapılarının ayrılmasını, teknolojinin süper bilgisayarlarda ve başka alanlarda kullanılmasına yönelik kritik adım olarak görüyor. İşte bilmeniz gerekenler.

Foton süzgeci çalışması

Mühendisler, bir süzgeç cihazının bu görevi güvenilir ve etkili biçimde yapabildiğini göstermek istedi. Sistem, kuantum noktası denilen tek boyutlu bir atomun oluşturulmasını sağlayan kuantum yayıcı içeriyor. Çalışma, mekanizmanın fotonları tek başına veya başka fotonlarla bağlantılı olmalarına göre ayırmak için nasıl yönlendirdiğini inceliyor. Ekip bunun için Jaynes–Cummings modelinde değişiklikler yaptı.

Jaynes–Cummings modelinin uyarlanması

Jaynes–Cummings modeli altmış yılı aşkın süredir kuantum optiğini şekillendiriyor. Edwin Jaynes ve Frank Cummings modeli 1963’te sundu; o zamandan beri alan için temel önemde. Model, iki seviyeli bir atomun kuantize elektromanyetik alanla etkileşimi dahil ışık-madde ilişkilerini anlamayı kolaylaştırdı. Bu özellikler onu yeni formüller geliştirmeye uygun kıldı.
Ancak araştırmacılar bazı sınırlamaları aşmak zorundaydı. Model, en yüksek bağlaşım verimini, yani β faktörünü, ve düşük faz uyumu kaybını belirlemeyi zorlaştırıyordu. Bu nedenle kuantum noktalarından yararlanan bir varyant geliştirerek yeni yetenekler kazandılar.

Süzgeç Teorisinin Test Edilmesi

Süzgeç fikrini sınamak için önce yarı iletken bir kuantum noktası oluşturuldu. Tek katmanlı bu foton, tek boyutlu bir atomu temsil ediyordu ve bir mikroboşluğa yerleştirildi. İç duvarları yansıtıcı olan boşluk, β ve diğer etkenlerin ayarlanabilmesi için açık bırakıldı.

Lazer

Mikroboşluğun yansıtıcı duvarlarını hedeflemek için zayıf bir lazer, 20 nanometre genişliğindeki yarı iletken bir adacıkla birlikte kullanıldı. Lazer, iki ayna arasındaki mesafe ayarlanarak etkinleştirilmeden önce boşluğun kısmen saydam duvarlarına odaklandı. Kırılan ışık, fotonları ayıracak açılarda yarım dalga plakaları bulunan bir ışın ayırıcıya yönlendirildi. Ayırıcı ayrıca polarizasyona duyarlıydı ve bu da süzmeyi iyileştirdi.
Tek fotonlar otomatik olarak çoklu foton kümelerinden farklı bir çıkışa gönderildi. Sistem, enerjinin gerçek durumunu belirlemek için kuantum noktasıyla etkileşen foton sayısını da ölçtü. Kuantum noktaları fotonları soğurup etkileşimlere göre ışık yaydığından bu iş için uygundur.

Sonuçlar

Araştırmacılar süzgecin tek fotonları kümelerden doğru ayırdığını buldu. Zayıf lazerle iletimde %99,2 sönüm elde edildi. Veriler ayrıca ikinci dereceden korelasyon fonksiyonları dahil ilginç sonuçlar ortaya koydu.
Süzgeç, mekanizmadan geçen fotonları hassas biçimde ayırıp saymayı mümkün kılıyor. Foton kümelenmesini doğrulamak, duruma göre ayırmak ve uyarılma düzeylerini izlemek, teknolojiyi yeni nesil bilgisayarlarda kullanmaya yönelik önemli adımlardır.

Potansiyel kullanım alanları

Teknolojinin birçok olası kullanımı var. Başlıca odak, yeni fotonik mantık kapıları oluşturmak. Kuantum mantığı bugünün çok hızlı kuantum bilgisayarlarında kritik rol oynuyor. Ancak bilimin yeterince güvenilir olmaması, tamamen optik fotonik kuantum mantık kapılarının geliştirilmesini zorlaştırdı. Son çalışma bu sistemlerin ilerlemesine kapı açıyor.

Foton süzgecinin faydaları

Çalışma çeşitli faydalar gösteriyor. Teknoloji, ışığı ve çevresiyle etkileşimini tek foton düzeyinde daha iyi anlamaya yardımcı olacak. Bu kadar ayrıntılı izleme daha önce mümkün değildi. Bu nedenle birçok kişi, buluşun ışığın gücü ve hızının insanlığın yararına daha iyi kullanılmasını sağlayacağına inanıyor.

Foton İstatistikleri Üzerinde Kontrol

Araştırmanın bir başka faydası, fotonları tekil düzeye kadar ayıran güvenilir yöntemin ilk kez geliştirilmesidir. Bu yetenek güçlü kümelenmeden kümelenme karşıtı durumlara kadar farklı durumları belirleyen cihazlara olanak tanıyabilir. Böylece ışığın tek foton düzeyinde enerjiye dönüştürülmesi gibi görevler ve yeni bir verimlilik dönemi mümkün olabilir.

Araştırmacılar

Projeyi Basel Üniversitesi’nden Richard Warburton liderliğindeki ekip yürüttü. Foton süzgeci yöntemini başarıyla gösteren ekip, önümüzdeki aylarda araştırmayı genişletmeyi planlıyor. Çalışma onlarca yıllık kuantum araştırmalarına dayanıyor ve alanın sonraki aşamasına katkı sağlıyor.

Foton Süzgeci Çalışmasından Yararlanabilecek İki Şirket

Birçok büyük teknoloji firması bulguları ürün ve hizmetlerini geliştirmek için kullanabilir. Bu şirketler özel uzmanlık gerektiren kuantum bilgisayar sektöründe zaten baskın konumda. Keşiften yararlanarak gelecekte daha fazla kazanç sağlayabilirler.

1. Honeywell

HON Fiyat Grafiği

Honeywell, kuantum bilgisayar sektörünün öncülerindendir. 1906’dan beri faaliyet gösteren üretici birçok sektörde çalışıyor. Kuzey Karolina merkezli şirket, havacılık ve bina teknolojileri sunuyor ve günümüzün tanınmış hisselerinden biri.

Honeywell, özellikle 1999’da AlliedSignal ile birleşmesinin ardından öne çıktı. Bunu 2002’de Universal Oil Products’ın 1,2 milyar dolara satın alınması izledi. Şirket bugün çevresel kontrol, elektrik güç sistemleri, motor sistem aksesuarları, güvenlik ve verimlilik çözümleri ile otomasyon ve kontrol ağları dahil geniş ürün yelpazesiyle güçlü konumunu koruyor.

Honeywell birçok nedenle güçlü bir “tut” seçeneği olarak görülüyor. Fortune 500’de 115. sırada ve geçen yıl Fortune tarafından Dünyanın En Beğenilen Şirketleri arasında gösterildi. 95.000’den fazla uzman çalışanı var. 2023’te 36,66 milyar dolar gelir bildirmesi, onu kuantum bilgisayar alanında faaliyet gösteren en büyük gelir sahiplerinden yapıyor. Yaklaşan sonuç açıklaması hisseye talebi artırabilir.

2. Arqit Quantum ARQQ

Arqit Quantum (ARQQ ), kuantum bilgisayar saldırılarına karşı koruma sunan Birleşik Krallık merkezli bir siber güvenlik şirketidir. Bu güçlü cihazların bir gün bilgisayar dünyasında baskın olması bekleniyor. Yetenekleri onları yeni nesil hesaplamaya uygun kılarken bugünün siber güvenliği için büyük tehdit oluşturuyor.

David John Williams, David James Bestwick ve Geoffrey Taylor, yüksek güvenlikli ve kuantuma dayanıklı sistem talebini karşılamak için Arqit Quantum’u kurdu. Şirketin yaklaşımı hizmet olarak platform (PaaS) ve QuantumCloud depolama seçeneklerini içeriyor. Her ikisi de kuantum bilgisayar kaynaklı saldırılardan koruma sağlıyor.

Arqit Quantum, teknoloji sektörünün genelindeki kayıplara paralel olarak ağustosta değer kaybetti. Ancak dünya genelinde büyüyen siber savaş tehditleri düşünüldüğünde önemli yükseliş potansiyeli bulunuyor. Kuantuma dayanıklı simetrik anahtar uzlaşması şifreleme platformu, gerektiğinde kurumsal düzeyde koruma sunuyor.

Arqit Quantum yakın zamanda Sparkle ile hizmet olarak ağ kavram kanıtı geliştirmek için stratejik ortaklık kurdu. Bu, sistemlerinin kuantum saldırılarına karşı etkinliğini gösterebilir. Şirket bilimsel araştırmalarıyla ödüller almayı sürdürürken analistler hissede bir miktar büyüme bekliyor.

Yalnızca geçen yıl Arqit Quantum, Innovation in Cyber ve Cyber Security Software Company of the Year ödüllerini aldı. Kuantum alanındaki öncü araştırmalarıyla Institution of Engineering and Technology (IET) Awards 2023’te de onurlandırıldı.

Gelecek kuantumda

Hesaplama gücünün ulusal güvenlik ve başka birçok alanın temel parçası olduğu açık. Daha fazla şehir akıllı hâle geldikçe bu sistemler günlük yaşamda daha önemli rol oynayacak. Bu nedenle çoğu kişi, kuantum teknolojisinin zarar vermeyecek biçimde geliştirilip korunması gerektiğinde hemfikir.

Foton Süzgeçleri – Optik Kuantum Bilişimin Kilidini Açmak

Dünya kuantum bilgisayar çağına ilerlemeyi sürdürüyor. Cihazlar her zamankinden küçük ve erişilebilir. Gelecekte herkes için ticari olarak sunulmaları farklı pazarlarda yeni fırsatlar açacak. Foton süzgeci, ikili hesaplamadan kuantum seçeneklerine geçişin kritik unsurlarından biri.

Diğer ilginç bilişim projeleri hakkında bilgi edinin.